凌日 太阳系外行星 勘测卫星(Transiting EXO planet Survey Satellite,简称TESS)是 美国航空航天局 最新的系外行星搜寻项目。科学家们希望,TESS将能在为期两年的 航天 任务中,对至少20万颗 恒星 进行观察,最终能发现数千颗新的系外行星。
美国航空航天局 定于当地时间2018年4月16日晚发射“凌日系外行星勘测卫星”,寻找 太阳系外行星 ,期望发现可能孕育生命的“另一个地球”。
北京时间2018年4月19日6点51分,TESS搭乘 SpaceX 公司的猎鹰9号火箭成功发射升空。它不仅是作为即将于2020年前后升空的 詹姆斯·韦伯 望远镜的得力助手,也被看作是 美国航空航天局 此前发射的 开普勒太空望远镜 的继承者。
发射经过
美国航空航天局 定于北京时间2018年4月17日晚发射一颗 探测卫星 ,寻找 太阳系外行星 ,期望发现可能孕育生命的“另一个地球”。
这颗卫星名为“凌日系外行星勘测卫星”,按英文缩写简称“苔丝”(TESS),定于北京时间4月17日6时32分由 SpaceX “猎鹰9”号火箭搭载,从 佛罗里达州 卡纳维拉尔角空军基地 发射升空。
美国航空航天局 和 SpaceX 把凌日系外行星勘测卫星的发射推迟到北京时间4月19日早上6时51分并成功发射。
项目团队
项目管理 :位于 马里兰州 格林贝尔特的 美国航空航天局 罗伯特·哥达德 航天 中心
首席科学家: 麻省理工学院 Kavli 天体物理和空间研究所的 George Ricker
参加项目的其他机构: 轨道科学公司 ATK 公司,NASA Ames 研究中心, 哈佛大学 史密森尼天体物理研究中心( Harvard- Smithsonian 内角 for Astrophysics), 太空望远镜 科学研究所(Space 世界望远镜 Science Institute),以及世界各地的其他许多大学、研究机构和天文台。
前身
TESS的前身是 麻省理工学院 设计和建造的、并于 2000 年 10 月 9 日由 美国航空航天局 发射升空的一颗小型 卫星 ——高能瞬态事件探测者 2 号(The High 能量 Transient Explorer 2, HETE-2)。该卫星已经在太空运行 7 年,其任务是发现和定位高能伽马 射线 和X射线暴发现象。
为了探测持续时间极短的伽马射线暴发现象,以首席科学家 George Ricker 为首的麻省理工学院团队,设计了一款能观测 可见光 和 X 射线的 CCD相机 ,以此记录信号的强度和位置。团队成员 Joel Villasenor 表示,CCD 的发明是 天文观测 史上的一次飞跃,它使得 信号处理 变得非常简单。
2004年,Ricker 和 HETE-2 团队突发奇想:是否可以用 HETE-2 来观测 地外行星 ?在当时,人类只发现了不到 200 颗地外行星,其中只有少数是用凌星法发现的。而根据最新的数据,人类发现的 行星 总数已经达到了 3700 个,借助更强大的 太空望远镜 ,在十年之内,这一数字可能会上升到上万个。
Villasenor表示,实践证明,HETE-2 的凌星探测尝试没有完全达到预期的效果。不过,这次尝试为后继的 CCD 成像 地外行星 探测任务奠定了基础。
研发过程
2006年,Ricker 领导的 麻省理工学院 团队向 美国航空航天局 的探索任务项目提出了新的低成本 小卫星 方案 HETE-S。团队本拟自筹 2 千万美元经费,但鉴于成本太高,且 地外行星 的发现日益成为热点,团队决定寻求 美国航空航天局 的资助,申请 1.2 亿美元的项目经费。2008 年,团队正式向 NASA 小型探索任务项目提交了申请书,TESS 项目正式起步。
最初,TESS 包括 6 块 CCD相机 ,预计运行于 近地轨道 ,跟 HETE-2 任务类似。这种轨道设计有助于借助 HETE-2 任务的数据接收 地面站 以提高观测效率。
然而,团队发现,近地轨道的 地球 磁场 太强,会导致 卫星 的显著抖动,这会对 TESS 的高灵敏度相机造成不可接受的干扰。
因此, 美国航空航天局 拒绝了第一次项目申请。研究团队在 轨道科学公司 ATK 公司和 美国航空航天局 罗伯特·哥达德 航天 中心的帮助下,开始重新设计一种被称为“月球 共振 ”(lunar-resonant)的轨道。这种轨道可以在确保飞行器稳定的前提下提供全天域观测视野,这可以算的上是一次创举。
卫星参数
“苔丝”高1.5米, 太阳翼 、即 太阳能帆板 收起时直径大约1.3米,重363 千克 ,比大多数太空 探测卫星 小巧。按照航空航天局的说法,它的尺寸介于一台冰箱与一台“洗衣 烘干 一体机 ”之间。
探测原理
当 系外 行星 经过中央 恒星 前面时,会短暂遮挡一些光线,导致星光变暗,TESS望远镜可以基于这点来判断行星的体积及环绕恒星一圈的时间,这两条信息对了解某颗行星是否支持生命至关重要。
“苔丝”采用“凌日法”探测系外行星,原理是当一颗行星从恒星前方越过时,可观察到恒星“变暗”现象。“苔丝”将接替燃料即将耗尽的“前辈”——航空航天局2009年发射的 开普勒太空望远镜 ,后者迄今发现2300颗已获确认的“候选” 行星 。
“苔丝”配备四个先进的 广角镜头 ,所观测太空区域比 约翰尼斯·开普勒 大350倍,所观测 恒星 平均比开普勒“亮度高30至100倍”。
目标任务
工程目标
TESS将搜寻 太阳系 周围距离 地球 数百光年甚至更近的 太阳系外行星 。
TESS目标选择工作组的联合负责人约书亚·佩珀表示,在TESS将观测的这些恒星中,小而亮的 白矮星 对确定 行星 非常理想。TESS的目标之一是发现与地球相当和超级地球大小的行星。
尽管搜寻正在凌日的系外行星是这次任务的主要目标,但由于TESS会对几乎整个天空进行巡视,所以,它也将通过客座调查员计划(GIP)对其他 天体 进行观察。
科学任务
TESS会把天空分成26个不同的区域,对几乎整个天空进行搜寻。该 探测器 上功能强大的照相机会持续不断地对每个区域进行查看,每27天巡视一次;每两分钟对来自最明亮物体的 可见光 进行测量。TESS将查看 视星等 (指观测者用肉眼所看到的星体亮度,视星等越高, 恒星 越暗),其中的一些甚至肉眼可见。
“苔丝”主要使命是在今后两年内“扫描”超过20万颗 太阳系 外离 地球 “最近、最亮”的恒星,确认是否有 行星 围绕它们 公转 。航空航天局预计,它会发现2万颗 太阳系外行星 ,其中50颗以上“与地球一般大小”,至多500颗体积“低于地球两倍大小”。
工程意义
NASA 戈达德太空飞行中心 GIP办公室负责人帕德·博伊德说:“GIP的目标是让TESS产生尽可能多的科学数据。TESS能对闪耀的年轻的 恒星 、恒星对以及邻近 星系 的 超新星 ,甚至遥远活跃星系的 超大质量黑洞 进行观测。TESS将大幅拓宽我们的宇宙视野。”